綠色鈣基金屬有機(jī)框架材料的制備與結(jié)構(gòu)研究【開題報告】

1、開題報告開題報告應(yīng)用化學(xué)應(yīng)用化學(xué)綠色鈣基金屬有機(jī)框架材料的制備與結(jié)構(gòu)研究綠色鈣基金屬有機(jī)框架材料的制備與結(jié)構(gòu)研究一、選題的背景與意義金屬有機(jī)框架（MOFs）材料是由含氧或氮的有機(jī)配體與過渡金屬連接而形成的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)，具有特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、內(nèi)部排列的規(guī)則性以及特定尺寸和形狀的孔道。但在化學(xué)性質(zhì)上，MOFs不同于無機(jī)分子篩，其孔道是由金屬和有機(jī)組分共同構(gòu)成的，對有機(jī)分子和有機(jī)反應(yīng)具有更大的活性和選擇性。而且，制備MOFs的金屬離子和有機(jī)配體

2、的選擇范圍非常大，可以根據(jù)所需材料的性能，如孔道的尺寸和形狀等，選擇適宜的金屬離子以及具有特定官能團(tuán)和形狀的有機(jī)配體。MOFs主要是通過金屬離子和有機(jī)配體自組裝的方式，由金屬或金屬簇作為頂點(diǎn)，通過剛性的或半剛性的有機(jī)配體連接而成。由配位基團(tuán)包裹金屬離子而形成的小的結(jié)構(gòu)單元稱為次級結(jié)構(gòu)單元（SecondaryBuildingUnitSBU）。在MOFs合成中，利用羧酸與金屬離子的鍵合，將金屬離子包裹在MOC形成的SBU結(jié)構(gòu)的中心，這樣有利

3、于骨架的延伸以及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。另外電荷平衡對MOFs的合理構(gòu)造是很重要的。金屬離子為陽離子，必須引入陰離子來中和所有電荷，使生成的骨架成中性。金屬有機(jī)骨架(MOFs)是由含氧、氮等的多齒有機(jī)配體(大多是芳香多酸和多堿)與過渡金屬離子自組裝而成的配位聚合物。早在20世紀(jì)90年代中期第一類MOFs就被合成出來但其孔隙率和化學(xué)穩(wěn)定性都不高。因此科學(xué)家開始研究新型的陽離子、陰離子以及中性的配位體形成的配位聚合物。目前已經(jīng)有大量的金屬有機(jī)骨架材料被

4、合成主要是以含羧基有機(jī)陰離子配體為主或與含氮雜環(huán)有機(jī)中性配體共同使用。這些金屬有機(jī)骨架中多數(shù)都具有高的孔隙率和好的化學(xué)穩(wěn)定性。由于能控制孔的結(jié)構(gòu)并且比表面積大MOFs比其它的多孔材料有更廣泛的應(yīng)用前景如吸附分離、催化劑、磁性材料和光學(xué)材料等。另外MOFs作為一種超低密度多孔材料在存儲大量的甲烷和氫等燃料氣方面有很大的潛力將為下一代交通工具提供方便的能源。鈣作為人體組成所必須元素，對人體的無污染、綠色的。本課題旨在利用鈣作為基礎(chǔ)，以及羧酸

5、類配體作為輔助手段，與金屬離子組裝成具有新穎結(jié)構(gòu)的金屬配位聚合物。通過改變輔助配體的長度、剛?cè)嵝?，以及調(diào)節(jié)反應(yīng)條件等手段來控制化合物的結(jié)構(gòu)，最終制備出有應(yīng)用前景的新型多孔配位聚合物材料。3JMellotDraznieksCMillange[J]F.Acc.Chem.Res.200538217.[8].KitagawaS&RKitauraNoAngew.Chem[J]Int.Ed.2004432334–2375.[9].Janiak[J]

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